利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法与装置与流程

本发明属于提升电网调节能力，具体涉及一种利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法与装置。

背景技术：

1、目前对园区的供暖架构中，电制热储热供暖技术是最近几年兴起的一项可参与电网大容量调节技术，具有良好的柔性特性和热电解耦能力，已经成为大容量储能技术的研究热点之一。电制热储热供暖技术被广泛应用于热电机组灵活性改造，既可降低热电耦合程度，增加电网调峰裕度，有效解决清洁能源消纳问题，又能满足清洁供暖的民生需求。

2、电制热储热供暖系统采用氧化镁非金属类单体储热模块构造储热体，将螺旋形铁铬铝合金电热元件嵌入储热体内进行辐射强化传热，控制系统利用变频风机进行储热体内负压气流循环，并经由换热器对外供热，实现电加热和热能释放相对独立。

3、新型电力系统中新能源的装机容量、并网规模不断扩大，并且以光伏、风电等为主体的新能源发电具有较强的随机性、间歇性特点，直接导致了地方电网调频、调峰能力的下降，影响了地方电网安全、稳定、经济运行。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法与装置，首先基于智能电网调度系统的实时数据，确定地方电网有无调频调峰的需求，采集了供暖与地方电网的相关数据，确定了供暖与地方电网调节的需求，避免了其它因素对建模的影响。如果有调频调峰的需求，考虑园区环境温度的变化和日前模型，预测园区供暖系统、电制热储热系统的日前计划。其次建立了数学修正模型，且结合地方电网的调频调峰需求，以此优化园区供暖系统的输出功率和优化园区电制热储热系统的输入功率。最后将园区电制热储热供暖参与电网调峰调频的全过程进行协同优化，形成最优的园区电制热储热供暖策略，提高了地方电网的综合调节能力，有效的利用园区电制热储热供暖系统提升地方电网调频调峰的能力，有益于地方电网安全、稳定、经济运行。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法，包括：

4、基于智能电网调度系统的实时数据，确定地方电网有无调频调峰的需求；

5、如果有调频调峰的需求，考虑园区环境温度的变化和日前模型，且结合地方电网的调频调峰需求，以此优化园区供暖系统的输出功率和优化园区电制热储热系统的输入功率来提升电网调节能力。

6、进一步地，智能电网调度系统的实时数据包括下述中的至少一种：地方电网实时频率、地方电网用电侧负荷与发电侧机组出力。

7、进一步地，确定地方电网有无调频调峰的需求，包括：

8、当地方电网用电侧负荷不等于发电侧机组出力时，且当地方电网实时频率不等于50hz时，确定地方电网有调频调峰的需求；反之，确定地方电网无调频调峰的需求；

9、当地方电网用电侧负荷大于发电侧机组出力时，需增加地方电网的发电机组出力；当地方电网用电侧负荷小于发电侧机组出力时，需减少地方电网的发电机组出力；当地方电网实时频率大于50hz时，电网频率需下调；当地方电网实时频率小于50hz时，电网频率需上调。

10、进一步地，考虑园区环境温度的变化和日前模型，且结合地方电网的调频调峰需求，以此优化园区供暖系统的输出功率和优化园区电制热储热系统的输入功率，包括：

11、考虑园区环境温度的变化，建立基于长短期记忆神经网络的日前模型一，得到园区供暖系统日前输出功率的计划曲线，并且基于园区供暖系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立园区供暖系统输出功率的数学修正模型，考虑电网调频调峰的需求优化园区供暖系统的输出功率；

12、考虑园区储热过程的经济性，建立基于长短期记忆神经网络的日前模型二，并且基于园区电制热储热系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立园区电制热储热系统输入功率数学修正模型，考虑电网调频调峰的需求优化园区电制热储热系统的输入功率。

13、进一步地，基于长短期记忆神经网络的日前模型一包括2个输入层和1个输出层，2个输入层分别为园区的日前环境温度和园区供暖系统的回水温度，输出层为园区供暖系统的供水温度，即把园区的日前环境温度和园区供暖系统的回水温度作为输入送入长短期记忆神经网络，以此得到的输出为园区供暖系统的供水温度；

14、园区供暖系统日前输出功率的计划曲线为如下公式所示的园区供暖系统日前输出功率与供水温度的关系：

15、pd1(t)＝vd(t)×[tg(t)-th(t)]×c

16、式中，pd1(t)为日前t时刻园区供暖系统的输出功率，vd(t)为日前t时刻园区供暖系统的供水循环流量；tg(t)为日前t时刻园区供暖系统的供水温度；th(t)为日前t时刻园区供暖系统的回水温度；c为水的比热容。

17、进一步地，基于园区供暖系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立的园区供暖系统输出功率的数学修正模型为如下公式所示：

18、

19、式中，δpd(t)为t时刻地方电网频率变化时园区供暖系统的输出偏差功率；kd为园区供暖系统的惯性环节增益；td为园区供暖系统的时间常数；f1为地方电网的额定频率，f1＝50hz；f2(t)为t时刻地方电网的实际频率，且f1＞f2(t)，园区供暖系统的数据包括园区供暖系统的惯性环节增益和园区供暖系统的时间常数，智能电网调度系统的实时电网信息包括t时刻地方电网的实际频率和地方电网的额定频率。

20、进一步地，考虑电网调频调峰的需求优化园区供暖系统的输出功率的策略为：当地方电网的火力发电机组的发电功率的占比大于新能源发电机组的发电功率的占比，且地方电网的用电侧负荷大于发电侧机组出力时，退出园区电制热储热系统，提升日内t时刻园区供暖系统的输出功率pd2(t)＝pd1(t)+δpd(t)，式中，pd2(t)为日内t时刻园区供暖系统的输出功率；pd1(t)为日前t时刻园区供暖系统的输出功率；为t时刻园区供暖系统的最大可调功率；为t时刻园区供暖系统的最小可调功率，δpd(t)为t时刻地方电网频率变化时园区供暖系统的输出偏差功率。

21、进一步地，基于长短期记忆神经网络的日前模型二包括2个输入层和1个输出层，2个输入层分别为地方电网的分时电价和园区供暖系统日前输出功率，输出层为园区电制热储热系统的日前输入功率。

22、进一步地，基于园区电制热储热系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立的园区电制热储热系统输入功率数学修正模型为如下公式所示：

23、

24、式中，δpc(t)为t时刻的地方电网频率变化时园区电制热储热系统输入偏差功率；kc为园区电制热储热系统的惯性环节增益；tc为园区电制热储热系统的时间常数；f1为地方电网的额定频率，f1＝50hz；f2(t)为t时刻地方电网的实际频率，且f1＜f2(t)，园区电制热储热系统的数据包括园区电制热储热系统的惯性环节增益和园区电制热储热系统的时间常数，智能电网调度系统的实时电网信息包括t时刻地方电网的实际频率和地方电网的额定频率。

25、进一步地，考虑电网调频调峰的需求优化园区电制热储热系统输入功率的策略为：当地方电网火力发电机组的发电功率占比小于新能源发电机组的发电功率占比，且地方电网的用电侧负荷小于发电侧机组出力时，投入园区电制热储热系统，提升园区电制热储热系统的输入功率pc2(t)＝pc1(t)+δpc(t)，pcmin(t)≤δpc(t)≤pcmax(t)，式中，pc2(t)为日内t时刻园区电制热储热系统的输入功率；pc1(t)为日前t时刻园区电制热储热系统的输入功率；pcmax(t)为t时刻园区电制热储热系统的最大可调功率；pcmin(t)为t时刻园区电制热储热系统的最小可调功率，δpc(t)为t时刻地方电网频率变化时园区电制热储热系统的输入偏差功率。

26、进一步地，利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法，还包括：

27、园区电制热储热系统的日内输入功率与园区供暖系统的日内输出功率参与电网调峰调频的全过程进行协同优化，形成最优的园区电制热储热供暖策略；

28、最优的园区电制热储热供暖策略的优化模型f(p)为如下公式所示：

29、

30、式中，pdf(t)为t时刻园区供暖系统的调频功率；pdq(t)为t时刻园区供暖系统的调峰功率；pcf(t)为t时刻园区电制热储热系统的调频功率；pcq(t)为t时刻园区电制热储热系统的调峰功率，pdf(t)、pdq(t)、pcf(t)与pcq(t)就共同形成了园区供暖系统的日内输出功率；pc2(t)为t时刻园区电制热储热系统的日内输入功率；k′d为园区供暖系统的调频性能指标；k′c为园区电制热储热系统的调频性能指标；cf(t)为t时刻地方电网调频补偿单价；δt为固定时间间隔；cq(t)为t时刻地方电网调峰补偿单价，t为进行统计的时刻总数；cc(t)为t时刻地方电网的分时电价，max为对其表达式求取最大值，其中，为最优的园区供暖系统参与地方电网调频的收益，为最优的园区供暖系统参与地方电网调峰的收益，为最优的园区电制热储热系统参与地方电网调频的收益，为最优的园区电制热储热系统参与地方电网调峰的收益。

31、一种利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的装置，包括：

32、确定模块，其用于基于智能电网调度系统的实时数据，确定地方电网有无调频调峰的需求，如果无调频调峰的需求，就终止利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法；

33、优化模块，其用于如果有调频调峰的需求，考虑环境温度的变化、园区供暖系统的供水温度和日前模型，且结合地方电网的调频调峰需求，以此优化园区供暖系统的输出功率和优化园区电制热储热系统的输入功率。

34、进一步地，智能电网调度系统的实时数据包括：地方电网实时频率、地方电网用电侧负荷与发电侧机组出力。

35、进一步地，确定模块还用于当地方电网用电侧负荷大于发电侧机组出力时或当地方电网用电侧负荷小于发电侧机组出力时，且当地方电网实时频率大于50hz时或当地方电网实时频率小于50hz时，确定地方电网有调频调峰的需求；反之，确定地方电网无调频调峰的需求；

36、当地方电网用电侧负荷大于发电侧机组出力时，需增加地方电网的发电机组出力；当地方电网用电侧负荷小于发电侧机组出力时，需减少地方电网的发电机组出力；当地方电网实时频率大于50hz时，电网频率需下调；当地方电网实时频率小于50hz时，电网频率需上调。

37、进一步地，优化模块还用于考虑园区环境温度的变化，建立基于长短期记忆神经网络的日前模型一，得到园区供暖系统日前输出功率的计划曲线，并且基于园区供暖系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立园区供暖系统输出功率的数学修正模型，考虑电网调频调峰的需求优化园区供暖系统的输出功率；考虑园区储热过程的经济性，建立基于长短期记忆神经网络的日前模型二，并且基于园区电制热储热系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立园区电制热储热系统输入功率数学修正模型，考虑电网调频调峰的需求优化园区电制热储热系统的输入功率。

38、进一步地，基于长短期记忆神经网络的日前模型一包括2个输入层和1个输出层，2个输入层分别为园区的日前环境温度和园区供暖系统的回水温度，输出层为园区供暖系统的供水温度，即把园区的日前环境温度和园区供暖系统的回水温度作为输入送入长短期记忆神经网络，以此得到的输出为园区供暖系统的供水温度；

39、园区供暖系统日前输出功率的计划曲线为如下公式所示的园区供暖系统日前输出功率与供水温度的关系：

40、pd1(t)＝vd(t)×[tg(t)-th(t)]×c

41、式中，pd1(t)为日前t时刻园区供暖系统的输出功率，vd(t)为日前t时刻园区供暖系统的供水循环流量；tg(t)为日前t时刻园区供暖系统的供水温度；th(t)为日前t时刻园区供暖系统的回水温度；c为水的比热容。

42、进一步地，基于园区供暖系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立的园区供暖系统输出功率的数学修正模型为如下公式所示：

43、

44、式中，δpd(t)为t时刻地方电网频率变化时园区供暖系统的输出偏差功率；kd为园区供暖系统的惯性环节增益；td为园区供暖系统的时间常数；f1为地方电网的额定频率，f1＝50hz；f2(t)为t时刻地方电网的实际频率，且f1＞f2(t)，园区供暖系统的数据包括园区供暖系统的惯性环节增益和园区供暖系统的时间常数，智能电网调度系统的实时电网信息包括t时刻地方电网的实际频率和地方电网的额定频率。

45、进一步地，考虑电网调频调峰的需求优化园区供暖系统的输出功率的策略为：当地方电网的火力发电机组的发电功率的占比大于新能源发电机组的发电功率的占比，且当地方电网的用电侧负荷大于发电侧机组出力时，退出园区电制热储热系统，提升日内t时刻园区供暖系统的输出功率pd2(t)＝pd1(t)+δpd(t)，式中，pd2(t)为日内t时刻园区供暖系统的输出功率；pd1(t)为日前t时刻园区供暖系统的输出功率；为t时刻园区供暖系统的最大可调功率；为t时刻园区供暖系统的最小可调功率，δpd(t)为t时刻地方电网频率变化时园区供暖系统的输出偏差功率。

46、进一步地，基于长短期记忆神经网络的日前模型二包括2个输入层和1个输出层，2个输入层分别为地方电网的分时电价和园区供暖系统日前输出功率，输出层为园区电制热储热系统的日前输入功率。

47、进一步地，基于园区电制热储热系统的数据和智能电网调度系统的实时电网信息建立的园区电制热储热系统输入功率数学修正模型为如下公式所示：

48、

49、式中，δpc(t)为t时刻的地方电网频率变化时园区电制热储热系统输入偏差功率；kc为园区电制热储热系统的惯性环节增益；tc为园区电制热储热系统的时间常数；f1为地方电网的额定频率，f1＝50hz；f2(t)为t时刻地方电网的实际频率，且f1＜f2(t)，园区电制热储热系统的数据包括园区电制热储热系统的惯性环节增益和园区电制热储热系统的时间常数，智能电网调度系统的实时电网信息包括t时刻地方电网的实际频率和地方电网的额定频率。

50、进一步地，考虑电网调频调峰的需求优化园区电制热储热系统输入功率的策略为：当地方电网火力发电机组的发电功率占比小于新能源发电机组的发电功率占比，且地方电网的用电侧负荷小于发电侧机组出力时，投入园区电制热储热系统，提升园区电制热储热系统的输入功率pc2(t)＝pc1(t)+δpc(t)，pcmin(t)≤δpc(t)≤pcmax(t)，式中，pc2(t)为日内t时刻园区电制热储热系统的输入功率；pc1(t)为日前t时刻园区电制热储热系统的输入功率；pcmax(t)为t时刻园区电制热储热系统的最大可调功率；pcmin(t)为t时刻园区电制热储热系统的最小可调功率，δpc(t)为t时刻地方电网频率变化时园区电制热储热系统的输入偏差功率。

51、进一步地，利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的装置，还包括：

52、协同模块，其用于将园区电制热储热系统的日内输入功率与园区供暖系统的日内输出功率参与电网调峰调频的全过程进行协同优化，形成最优的园区电制热储热供暖策略；

53、最优的园区电制热储热供暖策略的优化模型f(p)为如下公式所示：

54、

55、式中，pdf(t)为t时刻园区供暖系统的调频功率；pdq(t)为t时刻园区供暖系统的调峰功率；pcf(t)为t时刻园区电制热储热系统的调频功率；pcq(t)为t时刻园区电制热储热系统的调峰功率，pdf(t)、pdq(t)、pcf(t)与pcq(t)就共同形成了园区供暖系统的日内输出功率；pc2(t)为t时刻园区电制热储热系统的日内输入功率；k′d为园区供暖系统的调频性能指标；k′c为园区电制热储热系统的调频性能指标；cf(t)为t时刻地方电网调频补偿单价；δt为固定时间间隔；cq(t)为t时刻地方电网调峰补偿单价，t为进行统计的时刻总数；cc(t)为t时刻地方电网的分时电价，max为对其表达式求取最大值，其中，为最优的园区供暖系统参与地方电网调频的收益，为最优的园区供暖系统参与地方电网调峰的收益，为最优的园区电制热储热系统参与地方电网调频的收益，为最优的园区电制热储热系统参与地方电网调峰的收益。

56、一种终端，包括处理器及存储介质；

57、所述存储介质用于存储指令；

58、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行所述利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法的步骤。

59、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述利用园区电制热储热供暖提升电网调节能力的方法的步骤。

60、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明首先基于智能电网调度系统的实时数据，确定地方电网有无调频调峰的需求，采集了供暖与地方电网的相关数据，确定了供暖与地方电网调节的需求，避免了其它因素对建模的影响。如果有调频调峰的需求，考虑园区环境温度的变化和日前模型，预测园区供暖系统、电制热储热系统的日前计划。其次建立了数学修正模型，且结合地方电网的调频调峰需求，以此优化园区供暖系统的输出功率和优化园区电制热储热系统的输入功率。最后将园区电制热储热供暖参与电网调峰调频的全过程进行协同优化，形成最优的园区电制热储热供暖策略，提高了地方电网的综合调节能力，有效的利用园区电制热储热供暖系统提升地方电网调频调峰的能力，有益于地方电网安全、稳定、经济运行。